磁気共鳴画像法を用いた脳機能領域に基づく脳血流アトラスの構築と応用-動脈スピン標識

要約

この研究では、磁気共鳴画像法と動脈スピンラベリング画像を統合して、脳機能領域の脳血流 (CBF) アトラスを導き出しました。典型的な健康な脳虚血と慢性の脳虚血CBFアトラスを比較すると、局所的なCBF分布に有意差があることが明らかになり、診断と治療の評価に役立つ機能的CBFの迅速で非侵襲的な評価が可能になりました。

要約

脳の状態は、多くの場合、正確な診断とモニタリングが必要であり、高度なイメージング技術が必要です。現在のモダリティでは、可逆的な組織損傷の初期の兆候を適切に検出できない可能性があり、高い特異性と感度で脳血流(CBF)の変化を定量化できる革新的な診断ツールの必要性が強調されています。この研究では、3次元動脈スピンラベリング(3D-ASL)と構造MRIを統合して、脳のすべての主要な機能領域をカバーする包括的なCBFアトラスを開発します。この革新的な磁気共鳴画像法-動脈スピン標識(MRI-ASL)法は、領域特異的なCBFを定量化する迅速かつ非侵襲的な手段を提供し、さまざまな機能領域にわたるCBFレベルの詳細なビューを提供します。慢性脳虚血(CCI)患者と健常者との比較により、前者については、構築されたCBFアトラスにおいて、脳機能領域全体でCBFが有意に減少していることが明らかになった。このアプローチにより、健康な分布と比較して重要な領域全体でのCBFの同時減少を分析することにより、CCIの効率的な同定が可能になるだけでなく、縦断的なCBFアトラスを通じて治療反応とリハビリテーションの進行状況を追跡することもできます。MRI-ASL技術を使用して開発されたCBFアトラスは、脳診断と患者ケアの分野における新たな進歩を表しています。この方法は、地域のCBFレベルを規範的な基準と比較することにより、診断能力を強化し、臨床医が脳疾患の患者に個別のケアを提供できるようにします。

概要

ニューロイメージングの分野では、脳機能と病理を評価するための正確で非侵襲的なツールの探求が依然として最優先事項です。その中でも、脳血流(CBF)は、脳組織の代謝要求と健康状態を反映する重要な指標となっています¹。従来のアプローチでは、多くの場合、経験的な評価が必要であり、画像を解釈し、病理学的変化を識別するために臨床医の専門知識に大きく依存しています²。しかし、磁気共鳴画像法(MRI)技術、特に動脈スピン標識(ASL)³の進歩は、CBFをより正確かつ客観的に定量化するための有望な道筋を提供しています^4,5。

この研究は、3次元ASL(3D-ASL)と構造MRIを統合して、脳^{機能領域6}を横断する包括的なCBFアトラスを構築する先駆的な方法論を提示します。この新しいアプローチを活用することで、臨床医はCBFのグローバルな視点を得るだけでなく、特定の機能領域を掘り下げることができ、脳の灌流パターンを微妙に理解することができます^7,8。この解像度の向上は、補間され....

プロトコル

この研究は、中国、北京の北京東直門病院の治験審査委員会によって承認されました。MRIスキャナーは、次のパラメータを使用して、3D動脈スピンラベリング(3D-ASL)用のターボグラジエントスピンエコー(TGSE)に基づくパルスASL(PASL)シーケンスで使用されました:TR 4000 ms、TE 25 ms、ボーラス持続時間700 ms、反転時間1990 ms。本研究で使用したソフトウェアツールは、 資料表に記載されています。

1. データの収集と準備

注:パラメータの分散は、研究アプローチの影響を受けません。デジタル医用画像データの保存にはDICOM形式とNIFTI形式の両方が使用され、DICOMは通常、臨床画像デバイスからの出力です。ただし、NIFTI形式は、研究活動における計算の利便性のために好まれることがよくあります。DICOMからNIFTIへの変換は、簡単で一般的な方法です¹⁷。この研究では、本物のDICOMデータを取得し、NIFTI形式に変換しました。データは、1.5テスラMRIスキャナーを使用して取得されました。本研究のクロスイメージレジストレーションプロセスでは、主にFLAIR(Fluid-attenuated Inversion Recovery)配列を使用し、CBF画像と融合させた。本研究で....

ディスカッション

主要なステップ(セクション3および4)は、CBFアトラスを構築するための基礎を構成し、脳機能領域全体のCBF分布を定量化します。ステップ4.2では、各脳領域のCBFレベルを明示的に示し、新しい技術を開拓しました。これにより、医師は患者のCBFを全体的に把握できるだけでなく、個々の機能領域を定量的に測定することもできます。ステップ5.1は、CBFアトラスがCCIを健康なコントロールと区別.......

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
CBF Atlas	Intelligent Entropy	CBF Atlas V1.0	Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co Ltd. Modeling for Thyroid Disease
MATLAB	MathWorks	2023B	Computing and visualization
MRI Device	Siemens	Amria 1.5 T	MRI scanner